【消息】海淡水液压阀的研究

发布时间：2020-11-17 09:55:49 阅读：次来源：毛笔厂家

研制中最难的课题之一，有必要在此进行讨论。

蚀（vaporouscavitation）两种。由于液压油的汽化压力很低，很难产生蒸汽气蚀，所以油压阀的气蚀主要表现为气体气蚀，其根源在于液压油中溶解的空气含量较高。而相同条件下空气在水中的溶解度仅为液压油的20%水的汽化压力又比液压油高数千万倍，因此海、淡水液压阀中气体气蚀的影响很小，起主导作用的是蒸汽气蚀。水压阀与油压阀气蚀本质的不同，决定了其危害性比油压阀的气蚀严重。当阀出口处的压力降至水的汽化压力时，就会发生蒸汽气蚀。为避免气蚀的破坏，必须从液压阀的材料和结构两方面同时考虑，即除了采用耐气蚀性能好的材料外，还要研究新型的结构，使气蚀的产生及其危害降至最低。

对于液压阀的气蚀，可用气蚀指数K表示。K越大，气蚀产生的可能性及危害也越大。K的表达式为：海、淡水液压传动是直接以天然海水或淡水代替矿物油作工作介质的一种传动技术，是流体传动及控制领域国际学科前沿的研究方向。由于它具有无污染、不燃烧、系统简单、使用维护方便等独特优越性，其实用意义十分巨大。

海、淡水液压阀是构成海、淡水液压系统不可缺少的控制元件。由于水的理化性能不同于液压油，原有油压阀对水介质完全不能适应，必须重新研制。

1海、淡水液压阀的关键技术问题与矿物油相比，水具有粘度低、汽化压力高、腐蚀性强（尤其是海水）等特点，要研制海、淡水液压阀必须解决下列关键技术问题：腐蚀问题。由于水（特别是海水）有较强的腐蚀性，同时海水又是一种强电解质，因此材料本身不仅要有较强的耐腐蚀性能，而且不同材料组合使用时要有较好的防电耦腐蚀能力。当腐蚀与磨损同时存在时，它们相互促进，使零件很快发生失效。

P广其中：仍一阀入口压力；户2?阀出口背压；一水的蒸汽压力。

因此，为减小气蚀的发生及其危害，应尽量使K小。由上式可知，要减小K，只有降低入口压力仍或提高背压2.这种方法的实际应用就是把单节流阀口设计成两级节流阀口的形式，则每级阀口的气蚀指数分别为：气蚀问题。水的汽化压力（50°C时0.12X105Pa）比液压油（50°C时。lXKT7Pa）高107倍，易发生严重的气蚀。必须选用耐气蚀的材料，并在结构设计上降低气蚀的产生或危害性。

拉丝冲蚀问题。由于水的粘度低（仅为液压油的1/40~1/50），意味着在同样的压力差作用下，水的流速远高于液压油，高速流体将对配合面产生很强的冲刷作用，久而久之会在零件表面形成一条条丝状凹槽，破坏工作表面。当高速流体中携带污染颗粒时，其破坏作用大大加剧。为减小冲蚀磨损，可设法降低流速或全用高硬度的耐冲蚀材料或采取过滤措施，以降低介质的污染度。

其中，m3为两节流阀口间的压力。

对每个阀口而言，K1、K2分别因背压提高和入口压力降低而减小。较典型的例子是日本设计的两级平板式节流阀口的形必须能很好地密封，因此对加工精度要求较高。特别是对加工工艺性差的材料如陶瓷和高分子材料，要达到很高的精度，十分困难，必须研究特殊的成型及加工方法。

2海、淡水液压阀的气蚀及预防3海、淡水液压阀的国内外研究概况日本神奈川大学研制的淡水溢流阀，压力14MPa，主阀采用双节流口的平板阀，从而减小气蚀和冲蚀。三菱重工研制的水压伺服阀压力为21MPa，流量100L/min频率47Hz1.日本小松制作所于1991年成功地研制出用于水下作业机械手的海水伺服阀，其额定压力21MPa、流量45L/min，响应频率200Hz，流量精度±1%.萱场液压公司于1993年研制出压力21MPa、流量10L/min的纯水液压阀。

丹麦Danfoss公司研制的系列液压阀压力美国Elw（xxd和Hunt公司已研制出可用水、高水基等作工作介质的液压阀系列产品，其溢流阀最高工作压力可达42MPa以上。

英国目前有16家公司，分别生产采用海水、淡水或高水基液体（含95%的水）作为工作介质的各类水压阀。

芬兰Tampere科技大学已成功地研制出采用比例控制的纯水液压系统，比例阀最高工作压力达40MPa，流量136L/min德国Hauhinco公司研制的先导控制式水压比例阀压力可达40MPa以上14.以上是检索到的部分资料。美国、日本、德国、英国、丹麦、芬兰等国家在纯水液压传动技术的研究方面走在世界最前列，海、淡水液压阀已形成系列产p品，其压力已达14~40MPa以上，流量范围从几升/分到几百升/分，并研制出高性能的比例阀和伺服阀。

目前国内只有我校在从事海、淡水液压传动及其基础理论的研究工作，在海、淡水液压阀的研究方面已取得一些成果：淡水溢流阀和节流阀。

为研制高压、大流量海、淡水液压阀，正在进行不同类型阀口的流量一压力特性、气蚀特性等方面的基础研究工作。

4阀的结构型式及新材料的应用由于水的理化性能与矿物油差别很大，必须针对水介质的特性选择合理的结构型式及材料。

从纯水液压阀的结构看，座阀（包括球阀、锥阀、平板阀等）比滑阀对水介质的适应性好，这是由于座阀泄漏小、动作可靠、结构简单、易于用工程陶瓷材料制造，而滑阀易泄漏、液动力大，气蚀和冲蚀对滑阀尖锐边的破坏很严重，为实现高压、低泄漏、长寿命，滑阀副之间的间隙要求很小，给加工带来很大困滑阀结构对水介质的适应性较差，但要实现执行元件的换向以及比例控制或伺服控制，这种结构型式又很难避免。

由于海水或淡水均有腐蚀性，油压阀的材料对水介质完全不适应。例如油压溢流阀使用淡水，在工作2~3天后就会产生严重的锈蚀并失效。因此必须采用新型工程材料。海、淡水液压阀的阀体一般采用奥氏体不锈钢或锻铝表面进行阳极氧化处理（根据实际需要采用软质或硬质阳极氧化）就能有效地防止海水或淡水的腐蚀。阀芯与阀座可采用耐蚀合金、增强塑料和工程陶瓷等材料。在金属表面进行特殊处理的方法，如喷涂陶瓷、表面镀镍磷合金等，由于涂层与金属基体间的结合力有限，经试验证明易受到冲蚀作用的破坏，其应用受到很大限制。由于工程陶瓷具有很高的硬度、很强的耐腐蚀、气蚀和冲蚀磨损性能，可用于阀芯或阀座材料。耐蚀合金耐气蚀和冲蚀磨损的能力较差，但由于气蚀对阀座破坏性小于阀芯，通常只用于阀座，可使工艺性较差的阀座易得到较高的加工精度，并降低成本。增强塑料良好的耐腐蚀、耐磨性以及可吸收冲击的能力，使其具有很大的应用潜力。

海、淡水液压阀的众多关键技术问题使其研制有很大难度。因此必须综合利用液压传动、摩擦学、材料学、精密加工、测量技术等多门学科的最新研究成果，并在广泛试验研究的基础上不断完善和发展。